胚胎監測儀延時攝像間隔時間對體外受精胚胎發育的影響

柴蓓蓓， 于成和，李正偉，許益娟，何培，張若鵬

(1大理大學臨床醫學院，云南大理671000；2大理大學第一附屬醫院)

胚胎監測儀延時攝像間隔時間對體外受精胚胎發育的影響

柴蓓蓓1， 于成和1，李正偉1，許益娟1，何培1，張若鵬2

(1大理大學臨床醫學院，云南大理671000；2大理大學第一附屬醫院)

目的 觀察胚胎監測儀延時攝像間隔時間對體外受精胚胎發育的影響。方法 選取行體外受精治療的受試者24對，獲得168個受精胚胎，隨機分為A、B、C、D組，每組42個胚胎。四組胚胎均在CO2培養箱中，在37 ℃、6% CO2條件下連續培養6 d并進行觀察。采用Primo vision胚胎監測儀觀察各組胚胎的發育過程，A、B、C、D組的拍攝時間間隔分別為5、10、15、20 min。胚胎監測結束后，找到每個胚胎對應的監測照片和模擬視頻。記錄胚胎多細胞發育所需時間,觀察完成受精操作60 h時胚胎發育情況，計算各組形成優質胚胎和囊胚的比例，記錄各組胚胎初次分裂的卵裂模式。結果 A組胚胎發育到5細胞所需時間長于D組，A、B組發育到6、7、8細胞所需時間長于D組，A組發育到6、7、8細胞所需時間長于C組(P均<0.05)。完成受精操作60 h時A組胚胎仍處在6細胞階段，B組胚胎尚未發育到7細胞階段，C組胚胎已分裂至7細胞階段，D組為8細胞胚胎。C、D組形成優質胚胎、囊胚的比例均高于A組，C、D組形成囊胚的比例高于B組(P均<0.05)。C、D組初次正常卵裂胚胎比例高于A組，D組正常卵裂胚胎比例高于B組，C組非軸性卵裂、非二倍性卵裂胚胎比例低于A組，C組不均一性卵裂胚胎比例高于A組，D組非軸性卵裂胚胎比例低于A組和B組(P均<0.05)。結論 胚胎監測儀延時攝像間隔時間對胚胎發育存在一定影響，采用15 min和20 min的拍攝間隔較5 min、10 min對胚胎發育影響更小。

胚胎監測；延時攝像技術；輔助生殖技術；體外受精；胚胎發育；多細胞胚胎

研究[1]表明，通過體外培養胚胎的形態和發育速度可大致判斷胚胎移植后的發育潛能。高潛能的胚胎相應會有更高的臨床妊娠率和嬰兒出生率，故選擇更加科學有效的方法評估和選擇最具發育潛能的胚胎是臨床研究的熱點[2]。胚胎發育是一個連續的過程，原核消失的時間、卵裂時間、卵裂模式、卵裂同步性對評估胚胎發育潛能有重要指導意義[3，4]。延時攝像技術可通過與培養箱整合在一起的高分辨攝影器材，利用瞬時曝光拍攝技術自動捕捉胚胎各階段的高清照片并合成動態視頻，用于研究和評估胚胎的發育情況。然而延時攝像技術在早期胚胎發育潛能及妊娠率評估方面的價值仍不明確[5]。目前各輔助生殖中心主要就延時攝像技術對早期胚胎篩選及其臨床結局的影響進行研究，就延時攝像技術對胚胎發育的影響關注較少。所以，本研究觀察了胚胎監測儀延時攝像間隔時間對體外受精胚胎發育的影響，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 連續選取2014年6月～2016年5月在大理大學第一附屬醫院生殖醫學科行體外受精治療的24對受試者。納入標準：①采用標準長方案和短方案進行促排卵的女受試者年齡25～40歲；②女受試者為輸卵管因素導致的不孕；③男受試者為少弱精或梗阻性無精癥導致的不育；④所有入選周期取卵數目≥8個且受精率≥50%。排除標準：女受試者有子宮肌瘤、子宮腺肌病、子宮內膜異位癥等疾病；女受試者存在反復胚胎著床失敗、反復流產等預后不良狀況。每對受試者中女方根據促排卵情況取不定數量的卵子，男方取適量的精子，最后共取得168個受精胚胎，隨機分為A、B、C、D組，每組42個胚胎。本研究經大理大學附屬醫院倫理委員會批準，所有入組受試者簽署知情同意書。

1.2 胚胎培養、檢測及延時攝像方法 四組胚胎均在CO2培養箱中，在37 ℃、6% CO2培養條件下連續培養6 d并進行觀察。采用Primo vision胚胎監測儀對各組胚胎的發育過程進行拍攝。Primo vision胚胎監測儀的光源為一個綠色LED燈，光照波長550 nm，采集每張照片所需的時間小于0.5 s。A、B、C、D組的拍攝間隔時間分別為5、10、15、20 min。

1.3 胚胎發育觀察及評價 Primo vision胚胎監測儀監測結束后，從其配套軟件中找到每個胚胎對應的監測照片和模擬視頻。記錄胚胎多細胞發育所需時間(即胚胎細胞發育到2細胞、3細胞、4細胞、5細胞、6細胞、7細胞、8細胞所需時間)；完成受精操作60 h時胚胎發育情況；完成受精操作后110～140 h間(由于各胚胎發育速度不同)多細胞發育結局(參照WHO評價標準，計算各組形成優質胚胎和囊胚的比例)；胚胎初次分裂的卵裂模式，其中異常卵裂模式包括非軸性卵裂(卵裂球分裂時分裂溝形態不規則，卵膜和卵胞質持續扭轉)、非二倍性卵裂(一個卵裂球直接分裂成兩個以上細胞)、不均一性卵裂(卵裂球直接分裂成大小不均的兩個細胞，且兩細胞直徑相差五分之一以上)、卵裂球碎(卵裂球完全破裂成碎片)、發育停滯(卵裂球24 h內停止分裂)。根據Peter卵裂期胚胎評分系統對胚胎進行分級，共分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級，其中Ⅰ、Ⅱ級胚胎為優質胚胎。根據Garnder囊胚分級法對形成的囊胚進行分級，先根據囊胚的擴張和孵出程度將囊胚分成1～6級，3～6級囊胚需對內細胞團和滋養外胚層細胞進行評分，囊胚內細胞團評分分級包括A、B、C級，將Day 5評分≥3AA、3AB、3BA、3BB或Day 6～7評分≥4AA、4AB、4BA、4BB的囊胚判定為優質囊胚。

2 結果

2.1 各組胚胎多細胞發育時間比較 A組胚胎發育到5細胞所需時間長于D組，A、B組發育到6、7、8細胞所需時間長于D組，A組發育到6、7、8細胞所需時間長于C組(P均<0.05)。在整個觀察期內，C組、D組胚胎多細胞發育時間無統計學差異。詳見表1。

表1 各組胚胎多細胞發育時間比較±s)

注：與D組相比，*P<0.05；與C組相比，#P<0.05。

2.2 完成受精操作60 h時各組胚胎卵裂情況比較 完成受精操作60 h時A組胚胎細胞大小均勻，仍處在6細胞階段,并未開始分裂；B組胚胎有兩個細胞未完全完成分裂，尚未發育到7細胞階段；C組胚胎由明顯的7個大小較均勻的細胞組成，已分裂至7細胞階段；D組胚胎為8細胞胚胎，但可見部分細胞碎片。詳見圖1。

注：A為A組6細胞胚胎；B為B組尚未完全發育至7細胞的胚胎；C為C組7細胞胚胎；D為D組8細胞胚胎。

圖1 完成受精操作60 h時各組胚胎發育情況比較

2.3 各組優質胚胎、囊胚比例比較 至觀察終點，A組形成優質胚胎、囊胚的比例分別為59.5%(25個)、47.6%(20個)，B組分別為61.9%(26個)、47.6%(20個)，C組分別為69.0%(29個)、54.8%(23個)，D組分別為64.3%(27個)、52.4%(22個)。C、D組形成優質胚胎、囊胚的比例均高于A組，C、D組形成囊胚的比例高于B組(P均<0.05)。C、D組優質胚胎和囊胚的比例差異無統計學意義。

2.4 各組胚胎初次卵裂模式比較 在觀察期內，C組有一個胚胎卵裂球碎，B組有一個胚胎出現發育停滯，A組有一個胚胎未卵裂。C、D組初次正常卵裂胚胎比例高于A組，D組正常卵裂胚胎比例高于B組，C組非軸性卵裂、非二倍性卵裂胚胎比例低于A組，C組不均一性卵裂胚胎比例高于A組，D組非軸性卵裂胚胎比例低于A組和B組(P均<0.05)。詳見表2。

表2 各組初次正常卵裂胚胎比例與異常卵裂胚胎比例比較(例)

注：與A組相比，*P<0.05；與B組相比，#P<0.05。

3 討論

光照條件在體外培養人類胚胎發育中的影響一直備受爭議。研究[6]表明，僅從波長角度講，生物細胞對于光照波長敏感度由大到小依次為UV射線(200～400 nm)、藍光(450～490 nm)、黃光(575～585 nm)、紅光(620～750 nm)、綠光(500～575 nm)。但隨著光通量增加(200、500、900 lux)，胚胎發育至囊胚期的比例依次減小。雖然延時攝像技術相較于傳統的胚胎觀察方式減少了胚胎暴露在光照下的總時間，但根據拍攝間隔不同暴露在光下的頻率較普通觀察方法大大提高。本實驗使用Primo vision胚胎監測儀的光源，光照波長為550 nm，屬低敏感波長。A、B、C、D組曝光總次數分別為1 700、860、570、430次，單次曝光時間平均為0.4 s。有學者[7]認為即便是低敏感波長光下，極短暫的暴露也足以產生影響胚胎發育的物質。所以拍攝間隔時間越短，曝光次數越多，不良物質的積累就越多。

受精卵經過卵裂和有絲分裂后形成多個細胞，發育成胚胎，胚胎再經過進一步生長形成囊胚。本研究對168個胚胎的發育過程進行了記錄和分析。目前學界以卵裂時間來判斷胚胎質量。研究[8]表明能夠成功達成妊娠的囊胚有相同的卵裂模式和時間間隔。Hlinka等[9]發現第二次卵裂(即形成4細胞)的時間間隔為(11±1)h的囊胚有更高的著床率和更好的后期發展，本研究D組第二次卵裂時間間隔分別為14、13.3、12.6、12.2 h。Dal Canto等[10]發現可發育到囊胚階段的胚胎發育到7細胞和8細胞的時間較發育到8細胞后出現發育阻滯的胚胎要早。

除正常卵裂外，其他卵裂模式均會不同程度地對胚胎發育潛能產生影響。故卵裂模式亦是選擇優質胚胎的重要參考因素[11]。非二倍性卵裂和2細胞、3細胞、4細胞出現的時間也有一定關系，對胚胎的發育速度也存在影響。這種異常的卵裂模式可能與染色體異常有關[12]。不均一性卵裂是胚胎發育中最為常見的異常卵裂模式，有研究顯示發生該種卵裂的胚胎非整倍體率和卵裂球多核率顯著高于正常分裂的胚胎[13，14]。發育停滯的胚胎也多為非整倍體，其發育潛能亦較差。相較于其他卵裂模式，非軸性卵裂的胚胎有較好的發育潛能。

本研究結果顯示，C組和D組的胚胎發育速度快于A組和B組，發育到7細胞和8細胞的時間短于A組，形成囊胚的比例也高于A組。C、D組初次正常卵裂胚胎比例高于A組，其優質胚胎率和形成囊胚率也較高。C、D組的胚胎較A、B組的胚胎有更好的發育結局，說明拍攝間隔時間對胚胎的發育存在一定影響。我們推測，置于光照下對胚胎發育產生負面影響的原因可能是誘發細胞膜上的不飽和脂肪酸與類脂產生氧化反應，從而導致細胞內活性氧簇(ROS)生成增多，包括過氧化氫、超氧化物、羥自由基、單線態氧及其他脂質過氧化反應的產物等[15]。大量ROS可導致細胞內重要結構被破壞、DNA損傷，從而對胚胎發育產生負面影響。另外，有研究[16～21]表明，絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族中的亞型PLK1生成過少時，受精卵無法及時從有絲分裂進入早期胚胎階段。光照對胚胎發育速度、初次卵裂模式的影響可能也與其導致細胞內PLK1生成減少有關。

綜上所述，胚胎監測延時攝像的拍攝間隔時間對胚胎發育存在一定影響，選擇15 min和20 min的拍攝間隔可能對胚胎的發育影響更小，更有利于提高移植成功率和妊娠率。然而，本研究納入的樣本量較少，關于最合適的延時攝影間隔時間還有待擴大樣本量進一步證實。

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Effect of time-lapse interval of embryo monitoring on human embryonic developmentafter in vitro fertilization

CHAIBeibei1,YUChenghe,LIZhengwei,XUYijuan,HEPei,ZHANGRuopeng

(1CollegeofClinicalMedicine,DaliUniversity,Dali671000,China)

Objective To investigate the effect of time-lapse interval of embryo monitoring on human embryonic development after in vitro fertilization.Methods Totally 168 fertilized embryos were obtained from 24 couples who received the treatment of in vitro fertilization (IVF) and then were randomly divided into 4 groups: groups A, B, C and D, 42 embryos in each group. The embryos in the four groups were continuously monitored for 6 days in a CO2incubator at 37℃with 6% CO2. Each group′s embryo development was observed by Primo vision embryo monitor and the time-lapse interval in groups A, B, C and D was 5,10, 15 and 20 min, respectively. After the embryo monitoring, we found the corresponding monitoring photos and analog video for each embryo. We recorded the time of each embryo′s multicellular development and the embryo development at 60 h after in vitro fertilization. The proportion of high quality embryos and blastocysts in each group was calculated, and the first cleavage pattern of embryos in each group was recorded.Results The embryos in the group A needed more time to develop to 5 cells than that of embryos in the group D. The embryos in the groups A and B needed more time to develop to 6 cells, 7 cells and 8 cells than that of the embryos in the group D. The embryos in the group A needed more time to develop to 6 cells, 7 cells, and 8 cells than that of the embryos in the group C (allP<0.05). The embryo in the group A were still in 6-cell stage at 60 h after IVF, the embryo in the group B had not developed to the stage of 7 cells, the embryo in the group C was in the 7-cell stage and the embryo in the group D was 8-cell embryo. The percentages of high quality embryos and blastocysts in the groups C and D were higher than that of group A, the proportion of blastocysts in the group C and group D was significantly higher than that of group B (allP<0.05). The proportion of embryos which had normal cleavage in the group C and group D was higher than that in group A, and the proportion of normal cleavage in the group D was higher than that in the group B. The proportion of non-axis cleavage and non-diploid cleavage in the group C was lower than that in the group A, the proportion of embryos in the group C with an uneven cleavage was higher than that in the group A, and the proportion of non-axis cleavage embryo in the group D was lower than that in the groups A and B (allP<0.05). Conclusion The time-lapse interval of 5 min and 10 min may have some influence on the embryonic development and the effect of using 15 min and 20 min intervals on embryonic development is smaller than that of 5 min and 10 min.

embryo monitoring; time-lapse camera technology; assisted reproductive technology; in vitro fertilization; embryonic development; multicellular embryo

大理大學博士科研啟動費項目(KYBS201612);九三學社大理州委立項調研課題。

柴蓓蓓(1991-)，女，在讀研究生，主要研究方向為臨床檢驗診斷學。E-mail: chaibb1991@sina.com

張若鵬(1974-)，男，博士，副主任醫師，主要研究方向為生殖醫學與婦科微創。E-mail: zrp263000@163.com

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.03.002

R711.6

A

1002-266X(2017)03-0005-04

2016-09-03)